(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを電源として作動する機体に設けられ、背面に給電用の雌端子が設けられたバッテリと、該バッテリを一側面に形成された開口部から出し入れ自在に収納し、該開口部の反対側の奥部に前記バッテリの雌端子が着脱自在に嵌合される受電用の雄端子が設けられたバッテリ収納室とを備えるバッテリ保持装置であって、
前記バッテリ収納室は、前記開口部側の端部に第１揺動軸を介して揺動自在に連結されて該開口部を開閉する開閉部材と、該開閉部材の第１揺動軸寄りに第２揺動軸を介して揺動自在に連結されて該開閉部材の揺動に連動してバッテリの出し入れ方向に移動する移動部材とを備え、
該移動部材は、前記開閉部材の開方向への揺動によりバッテリの取り出し方向に移動するとき、バッテリに係止して該開閉部材の揺動力をバッテリに伝達する係止部を備えることを特徴とするバッテリ保持装置。
【請求項２】
前記開閉部材は、該開閉部材の前記第１揺動軸寄りに、前記バッテリを前記バッテリ収納室に収容する際の該開閉部材の閉方向への揺動によりバッテリに当接して該バッテリをバッテリ収納室に押し込む押圧部を備えることを特徴とする請求項１記載のバッテリ保持装置。
【請求項３】
前記機体は、胴部と、該胴部の下方に連設された脚機構部とを備えて該脚機構部により移動する脚式移動ロボットであり、
前記バッテリ収納室は、前記開口部が横方向に開口する姿勢で前記胴部に設けられて、前記バッテリが水平方向に出し入れされることを特徴とする請求項１又は２記載のバッテリ保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを電源として作動する機体に設けられ、バッテリと、該バッテリを一側面に形成された開口部から出し入れ自在に収納するバッテリ収納室とを備えたバッテリ保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、二足歩行を可能とする脚式移動ロボットにおいては、ロボットの機体にバッテリを搭載し、このバッテリから作動用電力を供給するようにしている（特許文献１参照）。
【０００３】
このように、ロボットの機体に搭載したバッテリから作動用電力を供給することにより、ロボットの外部からケーブルを介して電力を供給する場合のようにロボットの動作が制限されず、ロボットの可動範囲を広くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、脚式移動ロボット等の機体に搭載されるバッテリは、電圧低下が生じた場合等に機体から取り外すことが可能なように、機体に設けられたバッテリ収納室に着脱自在に保持される。そして、バッテリからの作動用電力により十分な可動時間を確保するために、比較的大きな容量のバッテリが搭載される。
【０００６】
しかし、容量の大きなバッテリは、その重量が重く、バッテリ収納室からのバッテリの出し入れ作業にかかる作業者の負担が大きくなる不都合がある。
【０００７】
更に、機体に搭載されたバッテリからの給電は、バッテリの雌端子とバッテリ収納室の雄端子との嵌合接続により可能となるが、機体の動作時にバッテリに伝達される振動等による接続解除を防止するために、比較的強固な嵌合状態とされる。このため、バッテリ収納室からバッテリを取り出す際には、作業者は強大な取り出し力をもってバッテリをバッテリ収納室から引き出す必要があり、更に、バッテリの雌端子とバッテリ収納室の雄端子との接続が解除された瞬間の余力によりバッテリがバッテリ収納室から飛び出すおそれもあるので、バッテリの取り出し作業を円滑に行うことが困難となる不都合がある。
【０００８】
上記の点に鑑み、本発明は、作業者の負担を軽減してバッテリ収納室におけるバッテリの出し入れを円滑に行うことができるバッテリ保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、バッテリを電源として作動する機体に設けられ、背面に給電用の雌端子が設けられたバッテリと、該バッテリを一側面に形成された開口部から出し入れ自在に収納し、該開口部の反対側の奥部に前記バッテリの雌端子が着脱自在に嵌合される受電用の雄端子が設けられたバッテリ収納室とを備えるバッテリ保持装置であって、前記バッテリ収納室は、前記開口部側の端部に第１揺動軸を介して揺動自在に連結されて該開口部を開閉する開閉部材と、該開閉部材の第１揺動軸寄りに第２揺動軸を介して揺動自在に連結されて該開閉部材の揺動に連動してバッテリの出し入れ方向に移動する移動部材とを備え、該移動部材は、前記開閉部材の開方向への揺動によりバッテリの取り出し方向に移動するとき、バッテリに係止して該開閉部材の揺動力をバッテリに伝達する係止部を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記開閉部材を開方向に揺動させると、それに連動して前記移動部材がバッテリの取り出し方向に移動する。そして、移動部材に備える前記係止部がバッテリに係止する。この状態で更に開閉部材を開方向に揺動させると、開閉部材の揺動力が係止部に伝達され、バッテリに対してはバッテリ収納室の内部からの押し出し力が付与される。
【００１１】
このとき、開閉部材に移動部材を連結する第２揺動軸が第１揺動軸寄りに設けられていることにより、揺動する開閉部材の第１揺動軸が支点となり、第２揺動軸が梃子の作用点となる。これにより、バッテリの雌端子とバッテリ収納室の雄端子とが強固に嵌合していても、開閉部材を開方向に揺動させるだけで、比較的小さな力で雌端子と雄端子とを容易に切り離すことができる。従って、作業者の負担を軽減して円滑にバッテリをバッテリ収納室から取り出すことができる。
【００１２】
また、本発明において、前記開閉部材は、該開閉部材の前記第１揺動軸寄りに、前記バッテリを前記バッテリ収納室に収容する際の該開閉部材の閉方向への揺動によりバッテリに当接して該バッテリをバッテリ収納室に押し込む押圧部を備えることを特徴とする。
【００１３】
バッテリをバッテリ収納室に収容する際には、バッテリ収納室の前記開口部からバッテリを挿入し、前記開閉部材を閉方向に揺動させる。
【００１４】
本発明においては、開閉部材を閉方向に揺動させると、前記押圧部がバッテリに当接し、更に開閉部材を閉方向に揺動させることで、前記押圧部がバッテリをバッテリ収納室の内部に押し込むように押圧する。このとき、押圧部が開閉部材の前記第１揺動軸寄りに設けられていることにより、揺動する開閉部材の第１揺動軸が支点となり、押圧部が梃子の作用点となる。これにより、バッテリの雌端子とバッテリ収納室の雄端子との嵌合時に比較的強い押圧力を付与することができる。従って、開閉部材を閉方向に揺動させるでけで、比較的小さな力で雌端子と雄端子とを容易に嵌合させることができ、作業者の負担を軽減してバッテリ収納室へのバッテリの収容作業を円滑に行うことができる。
【００１５】
また、本発明のバッテリ保持装置は、胴部と、該胴部の下方に連設された脚機構部とを備えて該脚機構部により移動する脚式移動ロボットに採用する場合、前記バッテリ収納室を前記開口部が横方向に開口する姿勢で前記胴部に設けることが好ましい。
【００１６】
近年実用化が図られている脚式移動ロボットは、脚機構部による二足歩行が可能とされた人型ロボットが一般的であるが、このような脚式移動ロボットにおいては、重量物であるバッテリ保持装置を胴部に設けることにより、ロボットの姿勢を安定させることができる。
【００１７】
即ち、二足歩行を行う脚式移動ロボットでは、例えば本願出願人が特開平５−３３７８４９号公報に開示しているような倒立振子型動力学モデルに基づきロボットの姿勢安定化制御を行うことが一般に行われる。この姿勢安定化制御は、ロボットの上体位置の摂動分の挙動特性を倒立振子の挙動特性により擬似表現してロボットの脚機構部の足首回りのトルク制御を行うものである。そして、この種の姿勢安定化制御を行うロボットでは、重量物であるバッテリ保持装置を胴部に設けることにより、重心が比較的高所に位置し、ロボットの姿勢の挙動特性が倒立振子の挙動特性に合致し易くなるため、姿勢安定化制御を適正に行うことができる。
【００１８】
そして更に、胴部に設けたバッテリ収納室の開口部が横方向に開口する姿勢であることにより、脚式移動ロボットが起立状態であっても、作業者が対面してバッテリを水平方向に出し入れすることができ、その作業を容易に行うことができる。しかも、本発明によれば、上述したように、開閉部材を開閉するだけで、バッテリの雌端子とバッテリ収納室の雄端子との接続や切り離しが円滑に行えるので、バッテリの出し入れに際して脚式移動ロボットに付与される反動が少なく、脚式移動ロボットの起立状態を維持してバッテリの出し入れを行うことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のバッテリ保持装置を搭載した脚式移動ロボットの全体構成を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態のバッテリ保持装置を示す斜視図。
【図３】本実施形態のバッテリ保持装置における開閉部材の要部を平面視した説明図。
【図４】本実施形態におけるバッテリの取り出し作業を示す説明図。
【図５】本実施形態におけるバッテリの収容作業を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態のバッテリ保持装置１は、二足歩行により移動する脚式移動ロボット２（機体）に設けられる。このロボット２は、胴部３と、一対の脚機構部４と、一対の腕機構部５と、頭部６とにより構成される所謂人型ロボットである。
【００２１】
ロボット２の胴部３は、脚機構部４や腕機構部５が連設されると共に頭部６を支持する主胴部３ａと、主胴部３ａの背面部に設けられた副胴部３ｂとから構成されている。
【００２２】
主胴部３ａの上部の左右の各側部には肩部７が設けられ、この各肩部７に内蔵された図示しない肩関節から腕機構部５が延設されている。各腕機構部５は、人間の手を模したハンド部８を先端部に備えると共に、ハンド部８と肩部７との間に、肘関節９及び手首関節１０を備えている。
【００２３】
また、主胴部３ａの下端部には腰部１１が設けられており、この腰部１１が備える左右一対の股関節１２から各脚機構部４が下方に延設されている。各脚機構部４は、足平部１３を下端部に備えると共に、足平部１３と股関節１２との間に、膝関節１４及び足首関節１５を備えている。
【００２４】
脚機構部４及び腕機構部５の各関節は、電動モータ（図示省略）により駆動されるようになっている。また、主胴部３ａの上端部に支持された頭部６は、その内部に視覚用の撮像装置（図示省略）が内蔵されている。
【００２５】
主胴部３ａは、胴部機枠（図２において符号１６により一部を示しているがその全体は図示省略する）を内蔵しており、この胴部機枠にバッテリ保持装置１を設けている。そして、胴部機枠は外装パネル部材１７により覆われている。外装パネル部材１７は、詳細な図示は省略するが、例えばその裏面部に形成された突起を胴部機枠に形成された係合穴に嵌入することにより着脱自在に装着されており、外装パネル部材１７を前方に移動させると、外装パネル部材１７の前側半部が胴部機枠から取り外されて、胴部機枠に支持されたバッテリ保持装置１が露出するようになっている。
【００２６】
また、副胴部３ｂの内部には、図示しないが、腕機構部５の各関節を駆動する電動モータのドライバ回路ユニットや、ロボット２の動作制御を担うコントロールユニット、後述のバッテリ１８の電圧のレベルを電動モータ等を動作させるための所要のレベルに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ等が収容されている。
【００２７】
バッテリ保持装置１は、図２に示すように、バッテリ１８と、バッテリ１８を収容するバッテリ収納室１９とによって構成されている。
【００２８】
バッテリ収納室１９は、内部がバッテリ１８に対応する箱形状とされており、その後端がロボット２の主胴部３ａの胴部機枠１６に連結支持されている。バッテリ収納室１９の前端には、バッテリ１８を出し入れする開口部２０が形成されており、開口部２０を開閉する開閉部材２１が設けられている。そして、バッテリ収納室１９は、ロボット２に設けられた状態で、開口部２０が横方向に開口する姿勢とされ、バッテリ１８が水平方向に出し入れ可能とされる。
【００２９】
開閉部材２１は、図２及び図４（ａ）に示すように、バッテリ収納室１９の底板２２に第１揺動軸２３を介して連結された連結部２４と、この連結部２４に一体に連設されて上方に延びる規制部２５とを備えている。連結部２４には、図３及び図４（ａ）に示すように、第１揺動軸２３の近傍を旋回する位置に設けられた第２揺動軸２６を介してアーム部材２７（移動部材）が連結されている。アーム部材２７は、その先端部が第２揺動軸２６に支持されてバッテリ収納室１９の奥側に向って延び、その後端部に摺動部２８が形成されている。摺動部２８は、バッテリ収納室１９の底板２２上に摺接し、開閉部材２１の揺動によりバッテリ１８の出し入れ方向に沿って摺動する。
【００３０】
また、詳しくは後述するが、アーム部材２７の摺動部２８には、係止ローラ２９（係止部）が回転自在に設けられており、開閉部材２１の連結部２４には第２揺動軸２６と動軸に押圧ローラ３０（押圧部）が回転自在に設けられている。
【００３１】
更に、開閉部材２１の規制部２５は中空に形成されており、規制部２５の内部には、図２及び図４（ａ）に示すように、その先端部から突没自在の爪部３１が設けられている。爪部３１は、規制部２５に内蔵された図示しないばね部材により突出方向に付勢され、規制部２５の側壁から露出するレバー３２を一体に備えて、レバー３２のスライド操作により規制部２５の内部に没入させることができるようになっている。規制部２５の爪部３１は、バッテリ収納室１９の天板３３に設けられた係合孔３４に係合し、この係合を解除しない限り開閉部材２１の揺動を不能として開口部２０を閉じた状態を維持する。これにより、規制部２５はバッテリ収納室１９に収容されたバッテリ１８の不用意な抜け出しを防止する。
【００３２】
バッテリ１８には、図４（ａ）に示すように、その背面下部に給電用の雌端子３５が設けられている。一方、バッテリ収納室１９の奥部には、バッテリ１８の雌端子３５に嵌合する受電用の雄端子３６が設けられている。雌端子３５と雄端子３６とが嵌合することにより両者が電気的に接続される。そして、本実施形態においては、雌端子３５及び雄端子３６が強固な嵌合状態となるものを採用しており、雌端子３５と雄端子３６との接続が不用意に解除されることを防止している。
【００３３】
また、バッテリ１８の側壁には当接ブロック３７が固設されている。当接ブロック３７はバッテリ１８の側壁から張り出す前後一対の端面（前端面３７ｆ及び後端面３７ｒ）を備え、図３に仮想線で示すように、前端面３７ｆは押圧ローラ３０が当接可能な位置に設けられ、後端面３７ｒは係止ローラ２９が当接可能な位置に設けられている。
【００３４】
上記のように構成されたバッテリ保持装置１は、次のように作動する。図２に示すようにバッテリ収納室１９にバッテリ１８が収容された状態から、バッテリ１８を取り出すとき、先ず、開閉部材２１の爪部３１による係合孔３４への係合をレバー３２操作により解除し、図４（ａ）に示すように、開閉部材２１を開方向に揺動させる。開閉部材２１を開方向に揺動させると、アーム部材２７の摺動部２８が前方に向って移動し、図４（ｂ）に示すように、摺動部２８に設けられた係止ローラ２９が当接ブロック３７の後端面３７ｒに当接して、アーム部材２７がバッテリ１８に係止された状態となる。
【００３５】
更に、開閉部材２１を開方向に揺動させると、このときの揺動力がアーム部材２７を介してバッテリ１８に伝達され、図４（ｃ）に示すように、バッテリ１８がバッテリ収納室１９の開口部２０から前方に移動する。同時に雌端子３５と雄端子３６との嵌合が解除される。このとき、開閉部材２１の例えば規制部２５の先端部近傍を把持して揺動操作を行うことにより、梃子の作用を大きく得ることができ、雌端子３５と雄端子３６との嵌合状態が強固であっても、雌端子３５と雄端子３６とを容易に離反させることができる。
【００３６】
また、開閉部材２１に対して揺動方向（実施形態では略下方向）に力を付与するだけで、バッテリ１８を強い力で水平方向に引っ張ることなくバッテリ収納室１９から取り出すことができるので、雌端子３５と雄端子３６との嵌合が解除されたときの反動も極めて少なく、起立状態のロボット２から安定した姿勢を維持してバッテリ１８を取り外す操作を行うことができる。
【００３７】
バッテリ１８をバッテリ収納室１９に収容するときには、バッテリ収納室１９の開口部２０を開放状態とし、開口部２０からバッテリ収納室１９内にバッテリ１８を挿入する。次いで、開閉部材２１を閉方向に揺動させる。開閉部材２１を閉方向に揺動させると、図５（ａ）に示すように、押圧ローラ３０が当接ブロック３７の前端面３７ｆに当接する。
【００３８】
この状態で、更に開閉部材２１を閉方向に揺動させると、図５（ｂ）に示すように、押圧ローラ３０を介してバッテリ１８が押圧され、バッテリ１８がバッテリ収納室１９の奥側に移動する。
【００３９】
同時に雌端子３５と雄端子３６とが嵌合して電気的に接続される。このとき、開閉部材２１の例えば規制部２５の先端部近傍を把持して揺動操作を行うことにより、梃子の作用を大きく得ることができ、雌端子３５と雄端子３６との嵌合に比較的大きな力が必要であっても、雌端子３５と雄端子３６とを容易に嵌合させることができる。そして、開閉部材２１を前閉位置に揺動させると、図２に示すように開閉部材２１の爪部３１が係合孔３４に係合し、規制部２５によりバッテリ１８の取り出し方向への移動が防止される。
【００４０】
なお、本実施形態においては、バッテリ収納室１９をその開口部２０が横方向に開口する姿勢でロボット２の主胴部３ａに設けた例を挙げたが、それに限るものではなく、開口部２０を上方に向けた姿勢でバッテリ収納室１９をロボット２の副胴部３ｂに設けることも可能である。
【００４１】
また、本実施形態では、バッテリ保持装置１を脚式移動ロボット２に設けた例を示したが、本発明のバッテリ保持装置１の構成は、ロボット２以外であっても、例えば電動車両等のようにバッテリを電源として作動する機体に好適に採用することができるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１…バッテリ保持装置、２…脚式移動ロボット（機体）、３…胴部、４…脚機構部、１８…バッテリ、１９…バッテリ収納室、２０…開口部、２１…開閉部材、２３…第１揺動軸、２６…第２揺動軸、２７…アーム部材（移動部材）、２９…係止ローラ（係止部）、３０…押圧ローラ（押圧部）、３５…雌端子、３６…雄端子。
【図１】
0005469048.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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